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【LED知识】LED路灯电源的几招防雷攻略

www.p-e-china.com 2017/2/6 10:21:15 来源:互联网 电力电子论坛|免费发布产品

  引言

  路灯安装在户外,雷击是一个非常大的威胁。轻则导致路灯损坏,重则引起火灾或人员伤亡,产生巨大的损失。在此,就向大家介绍一下关于雷电对LED路灯的影响以及防范措施。

  本文总结雷击主要有以下四种类型:

  1.直击雷

  直击雷蕴含极大的能量,峰值电压可达5000kv的雷电流入地,具有极大的破坏力。会造成以下三种影响:

  a 巨大的富电流在数微秒时间内流下地,使地电位迅速拾高,造成反击事故,危害人身和设备安全。

  b 雷电流产生强大的电磁波,在电源线和信号线上感应极高的脉冲电压。

  c 雷电流流经电气设备产生极高的热量,造成火灾或爆炸事故。

  2.传导雷

  远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的极高电压,由室外电源线路和通信线路传至建筑物内室内的电气设备。

  3.感应雷

  云层之间频繁放电产生强大的电磁波导致共模和差模干扰,影响电气设备运行。

  4.开关过电压

  供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地极短路、电源线路短路等,都能在电源线路上产生高压脉冲,脉冲电压可达正常电压的3到5倍,可严重损坏设备。破坏效果与雷击类似。

  那么我们又将如何防范雷击事故的发生呢?经过中电华星电源研究实验室研究发现,以下几种方式是防范路灯被雷电破坏最有效的办法:

  4.1 外部防雷与内部防雷相结合

  现在一般的LED路灯外部都是导体材料,本身就相当于一个避雷针,在设计上必须安装引下线和地网,这些系统构成外部防雷系统。该系统可避免LED路灯因直击雷引起火灾及人身安全事故。内部防雷系统是指路灯内部通过接地、设置电压保护等方式对设备进行保护。该系统可防止感应雷和其他形式的过电压侵入,造成电源毁坏、这是外部防雷系统无法保证的。这两者之间是相辅相成的,互为补充。内部防雷系统在很多器件上例如外壳、进出保护区的电缆、金属管道等都要连接外部防雷系统或者设置过压保护器,并进行等电位连接。

  4.2 防雷等电位连接

  彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差,电源线、信号线、金属管道等都要用过压保护器进行等电位连接,各个内层保护区的界面处也要进行局部等电位连接,各个局部等电位连接处要互相连接,最后与主等电位处相连。

  4.3 设置雷电保护区

  目前LED路灯除了电源设备外,还会设置一些通信设备用于控制路灯的开关及亮度,这些设备及电源都需要安置在雷电保护区内,保护区域直接受外壳屏蔽。此处的电磁场要弱得多。

  4.4 高质量保护设备--防雷模块和过压保护模块

  防雷器的作用是在最短时间(纳秒级)内将被保护系统连入等电位系统中,使设备各端口等电位。同时将电路中因雷击而产生的巨大脉冲能量经短路线释放到大地,降低设备各接口端的电位差,从而起到保护设备的作用。中电华星技术研发团队认为,LED路灯电源模块不仅要按照上述要求进行设计,而且必须经过严格的检验程序。

  a 具有恒压输出功能或具有恒流输出功能或两者功能兼有的控制装置,应采用GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

  b 对仅具有控制LED亮暗、闪动、颜色等逻辑变化功能的控制装置,应采用GB19510.12/IEC61347-2-11安全标准检验。

  c 如果一个控制装置兼有上述两者的功能的,应按照GB19510.12/IEC61347-2-13安全标准检验。

  实践证明,经过科学的设计及严格的检验,不仅能确保LED路灯系统不受到雷电的伤害,而且杜绝了雷电对电源设备的共模和差模干扰。下面我们来介绍一下防雷击的电源电路设计方案。

  5 防雷击电路设计方案

  LED路灯安装在室外,极易受雷击或浪涌电压而损坏,所以需要设计防雷单元。路灯的防雷分为两级,第一级是防护直击雷,利用金属灯杆接地进行处理。第二级是防护传导雷击和感应雷击,电网电压波动等,采用突波吸收器Varistor作为主要组件设计防雷单元。

  

 

  LED驱动电源过流保护设计

  

 

  赛尔特最新研发的热保护突波吸收器(TMOV),可简化LED路灯的防雷设计。这种新型TMOV集成温度保险丝和Varistor,能够在Varistor失效着火前安全隔离,具有UL1449 第三版认证。

  传统LED驱动电源采用电流保险丝作为过流保护,这里介绍赛尔特新设计的热保护绕线熔断电阻,拥有比电流保险丝更好的价格和性能,比普通绕线电阻更好的安全性能。

  在电源前端设计一个热保护突波吸收器Thermo-fuse Varistor,用来防止浪涌或雷击。

  普通绕线电阻器作为过流保护时,需要4倍额定电流以上的故障电流才能快速的断开。在2倍的额定电流时断开时间长,并且会产生300℃~500℃高温,具有安全隐患。赛尔特新设计的热保护绕线熔断电阻,可在1.5倍~2倍的额定电流时快速断开,安全可靠。

 

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